La migration assistée au service de la forêt de demain dans un contexte de changements climatiques au Québec


Problématique: Les modèles de répartition des essences forestières de la forêt boréale prévoient que le réchauffement du climat impliquera un déplacement vers le nord et vers les plus hautes altitudes des niches climatiques. La communauté scientifique est d'avis que le rythme rapide des changements climatiques dépassera les capacités adaptatives (in situ et/ou par migration) des espèces forestières. La migration assistée des populations consiste à déplacer celles-ci pour assurer une meilleure adéquation entre les conditions climatiques futures et celles auxquelles elles sont adaptées. Elle figure parmi les stratégies proactives qui ont pour objectif de maintenir la productivité forestière et réduire la vulnérabilité des écosystèmes forestiers face aux changements climatiques. La mise en application de cette stratégie doit se faire sur la base des réponses écophysiologiques des différentes sources génétiques évaluées le long de gradients climatiques afin de cerner les capacités adaptatives des différentes sources génétiques utilisées dans les programmes de reboisement à l'échelle du Québec.

Objectifs: Les objectifs du projet consistaient à i) évaluer la plasticité phénotypique et l'adaptation locale des traits fonctionnels des sources génétiques de l'épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) (ÉPB) le long de gradients climatiques à l'échelle du Québec et ii) développer des fonctions de transfert et déterminer les distances maximales de déplacement des sources génétiques permettant la réussite de la migration assistée.

Méthodologie: Neuf plantations ont été installées de 2013 à 2015 réparties à travers l'aire de répartition de l'ÉPB au Québec. Les plantations ont été établies selon un même dispositif expérimental de type bloc aléatoire complet. Chaque site comptait quatre blocs dans lesquels huit sources génétiques (issues de huit vergers à graines d'ÉPB) étaient distribuées aléatoirement en parcelles carrées de 144 arbres. Nous avons mesuré pour ces sources génétiques le long du gradient climatique i) différentes variables de croissance et d'allocation de la biomasse, ii) la morphologie foliaire et racinaire ii) la discrimination isotopique du carbone iv) les traits reliés à la photosynthèse avant et après débourrement, v) l'efficacité d'utilisation de ressources, vi) la réponse thermique de la respiration et de la photosynthèse et vii) le statut nutritionnel (N, P, K, Ca et Mg). Nous avons aussi développé un modèle de transfert de semences.

Principaux résultats et retombées: La croissance en hauteur des verges à graines d'ÉPB au Québec est caractérisée par un cline latitudinal (climatique) résultant de la variation clinale de la photosynthèse et des limitations biophysiques. Les traits fonctionnels des vergers à graines présentaient un niveau similaire de plasticité phénotypique le long du gradient, ce qui explique la réponse physiologique similaire de ces vergers aux variations des conditions climatiques. Le patron de croissance des vergers à graines en fonction du climat était quadratique avec une croissance optimale au centre de l'aire de répartition (47e parallèle). L'absence de l'acclimatation et d'adaptation locale des traits reliés à la réponse thermique de la photosynthèse est à l'origine du i) patron de croissance observé, et ii) de la similarité des conditions optimales de croissance entre les vergers à graines. Le modèle de transfert des sources de semences développé dans le cadre de ce projet incluait l'effet linéaire et quadratique de la température moyenne de la saison de croissance du site de plantation et de l'origine des semences, l'effet linéaire du déficit de pression de valeur et de l'indice d'aridité du site de plantation.

Les résultats de notre projet supportent un transfert des semences des vergers à graines de l'ÉPB d'environ deux degrés de latitude au nord pour assurer une meilleure productivité des plantations de cette espèce dans le futur. De plus, ils fournissent des informations d'applications immédiates en matière d'allocation des semences des différents vergers aux pépinières forestières pour la production de plants et d'assignation des sources génétiques selon les conditions climatiques et la qualité des sites de reboisement.

Perspectives de recherche: Afin de réduire les risques liés au transfert des sources de semences lors de la migration assistée, il serait judicieux d'examiner et d'intégrer les effets potentiels des événements climatiques extrêmes : gels, sécheresse et stress thermique dans les modèles de transfert. De plus, l'impact de printemps plus froids et plus humides en raison de la déglaciation de l'océan Arctique devrait aussi faire l'objet d'attentions particulières.

Chercheur responsable

Jean Beaulieu

Équipe de recherche

  • Jean Beaulieu, Service canadien des Forêts
  • Jean Bousquet, Université Laval
  • Mohammed Sghir Lamhamedi, Ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs
  • Hank A. Margolis, Université Laval
  • André Rainville, Ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs
  • Steeve Pépin, Université Laval
  • Josianne DeBlois, Ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs
  • Marie-Claude Lambert, Ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs

Durée

3 ans

Montant

215 000 $

Partenaire financier

  • Ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs

Appel de propositions

Aménagement et environnement forestiers-V